[發(fā)明專利]基于數(shù)字圖像處理的閘門開度測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110285077.4
• 申請日: 2011-09-23
• 公開（公告）號: CN102445153A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 桂子榮
• 申請（專利權(quán)）人: 聯(lián)宇工程技術(shù)（武漢）有限公司
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種閘門開度測量方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的測量閘門開度的方法是由工作人員到現(xiàn)場目測，面臨著施測困難、精度低的狀況。現(xiàn)代測量閘門開度數(shù)據(jù)的方法，除了保留傳統(tǒng)方法外，還采用了閘門開度儀、閘門開度傳感器等方法。存在造價高、安裝維護困難等缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于數(shù)字圖像處理的閘門開度測量方法，無需人員到現(xiàn)場即可精確采集閘門開度數(shù)據(jù)。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：基于數(shù)字圖像處理的閘門開度測量方法，其特征在于：它包括以下步驟：

步驟1)將開度標(biāo)尺設(shè)置在閘門機械連桿周圍2米以內(nèi)的位置，二者保持平行，將攝像頭安設(shè)在開度標(biāo)尺前方獲取指示桿和開度標(biāo)尺成垂直角度的原始圖像，開度標(biāo)尺在原始圖像中的位置方向為垂直方向正負(fù)6度；

步驟2)對原始圖像進行去噪處理：依次進行彩色增強處理和高斯平滑處理，然后用輪廓檢測法獲得指示桿和開度標(biāo)尺在圖像中的位置；

步驟3)對開度標(biāo)尺進行傾斜校正處理：通過在旋轉(zhuǎn)角度允許空間內(nèi)對每一個旋轉(zhuǎn)角度進行遍歷，以投影面積進行度量，選擇投影面積最小時的旋轉(zhuǎn)角度作為實際傾斜角度，根據(jù)實際傾斜角度對圖像進行旋轉(zhuǎn)變換，將開度標(biāo)尺和指示桿局部區(qū)域圖像旋轉(zhuǎn)使開度標(biāo)尺嚴(yán)格豎直；

步驟4)對經(jīng)旋轉(zhuǎn)變換后的圖像，用輪廓檢測法和積分投影法分別獲取指示桿指向點和開度標(biāo)尺上半部分頂點在圖中的坐標(biāo)；

步驟5)計算機獲得開度標(biāo)尺單個刻度在圖中的像素數(shù)n，開度標(biāo)尺頂點坐標(biāo)到指示桿指向點坐標(biāo)的垂直距離的像素數(shù)N；

步驟6)計算得到閘門開度值l：

式中L為開度標(biāo)尺總長，d為單個刻度的實際高度值。

按上述方案，所述旋轉(zhuǎn)角度允許空間為垂直方向正負(fù)6度。

按上述方案，所述開度標(biāo)尺為白底，紅色刻度，每格刻度實際高度為1厘米。

按上述方案，所述彩色增強處理具體包括：對全圖進行掃描，分別獲取彩色圖片的R，G分量pRed，pGreen，設(shè)定閥值T，通過每個像素點中pRed與pGreen分量的差值，在與閥值T對比判斷是否為紅色像素點，如果是紅色點，則改變pRed與pGreen的值來增強圖片中開度標(biāo)桿的紅色刻度效果。

本發(fā)明的工作原理為：模擬工作人員采集開度數(shù)據(jù)的原理，通過攝像頭獲取指示桿和開度標(biāo)尺的實時彩色圖像數(shù)據(jù)，采用現(xiàn)代智能數(shù)字圖像處理技術(shù)，分割指示桿對應(yīng)的標(biāo)尺位置，通過計算得到實際的開度值。

本發(fā)明的有益效果為：

1、通過模擬工作人員采集開度數(shù)據(jù)的原理，利用攝像頭及計算機軟件，無需人員到現(xiàn)場即可精確采集開度數(shù)據(jù)信息，解決了某些惡劣環(huán)境下的開度數(shù)據(jù)采集問題。

2、與閘門開度測量儀等方法相比，本方法利用的原件少成本低，并且所有采集計算由軟件實現(xiàn)，具有穩(wěn)定可靠、實時性強、實現(xiàn)簡單等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例的程序流程圖。

圖2為現(xiàn)場采集示意圖。

具體實施方式

圖1為本發(fā)明一實施例的程序流程圖，包括以下步驟：

步驟1)如圖2所示，將開度標(biāo)尺2設(shè)置在閘門機械連桿周圍2米以內(nèi)的位置，二者保持平行，將攝像頭1安設(shè)在開度標(biāo)尺2前方獲取指示桿3和開度標(biāo)尺2成垂直角度的原始圖像，開度標(biāo)尺在原始圖像中的位置方向為垂直方向正負(fù)6度。

步驟2)對原始圖像進行去噪處理：依次進行彩色增強處理和高斯平滑處理，然后用輪廓檢測法獲得指示桿和開度標(biāo)尺在圖像中的位置。

在本實施例中，開度標(biāo)尺為白底，紅色刻度，每格刻度實際高度為1厘米。

彩色增強處理具體包括：對全圖進行掃描，分別獲取彩色圖片的R，G分量pRed，pGreen，設(shè)定閥值T，通過每個像素點中pRed與pGreen分量的差值，在與閥值T對比判斷是否為紅色像素點，如果是紅色點，則改變pRed與pGreen的值來增強圖片中開度標(biāo)桿的紅色刻度效果。

高斯平滑處理：通過opencv高斯平滑函數(shù)cvSmooth()對圖片進行3*3的核卷積操作，對圖片降噪濾波。如3*3的矩陣M＝{1，-2，1，2，-4，2，1，-2，1}首先將核的參考點定位到圖像的一個像素點，核的其他元素對應(yīng)圖像的鄰接點，通過核值與對應(yīng)圖像的值相乘求和并將結(jié)果放在圖像參考點對應(yīng)的位置。